新研究揭示了維生素A在免疫系統調節中的作用調節腸道免疫系統

科學家早就知道，腸道內的細菌，也稱為微生物組，可以為宿主提供各種有用的功能，例如在消化過程中分解膳食纖維，製造維生素K和B7。

然而，一項新的研究揭示了微生物組的另一個有用的作用。布朗大學的一組研究人員發現，在小鼠體內，腸道微生物組調節宿主的免疫系統 - 因此，不是宿主的防禦系統攻擊這些有益的細菌，細菌可以與免疫系統和平共存。

微生物組與免疫系統一起工作的訣竅是什麼？維生素A - 細菌在腸道中溫和活性維生素A水準，保護微生物組免受過度活躍的免疫反應。

布朗的分子微生物學和免疫學助理教授Shipra Vaishnava說，這種見解可能對於理解和治療自身免疫性疾病和炎症性疾病非常重要。

「許多這些疾病都歸因於免疫反應增強或免疫激活，但我們發現了一種新的方式，即腸道中的細菌可以抑製免疫反應，」Vaishnava說。「這項研究對於確定自身免疫性疾病如克羅恩病或其他炎症性腸病以及維生素A缺乏症的治療方法至關重要。」

該研究於12月18日星期二在Immunity雜誌上發表。

老鼠和男人的微生物

Vaishnava說，腸道微生物組是一個由100兆個細菌組成的生態系統，這些細菌已經進化為生活在腸道的特殊條件下。絕大多數這些細菌不會傷害它們的宿主，但卻有幫助。一個健康的微生物組，就像一個健康的森林，有許多物種共存，可以抵禦敵對的入侵者 - 如致病細菌或入侵物種。

在人類和小鼠中，門氏菌Firmicutes和Bacteroidetes佔腸道微生物群落的大部分。研究人員發現，為了在調節宿主的免疫系統中發揮作用，微生物組中的細菌會微調一種蛋白質的水準，這種蛋白質負責將維生素A轉化為宿主胃腸道中的活性形式。

Vaishnava的研究小組發現，Firmicutes細菌，特別是梭菌屬的成員，可以減少腸道細胞內蛋白質的表達。Vaishnava說，蛋白質視黃醇脫氫酶7（Rdh7）將膳食維生素A轉化為活性形式維甲酸。研究小組發現，小鼠和男性常見的梭菌屬細菌也會促進肝臟中維生素A的儲存增加。

Vaishnava預計這些發現可以推廣到人類微生物組與宿主之間的相互作用。

研究人員預計，經遺傳工程改造其腸道細胞中不含Rdh7的小鼠腸道組織中的視黃酸含量較少。具體而言，工程化小鼠的內臟具有較少的免疫細胞，這些免疫細胞產生IL-22，IL-22是協調針對腸道細菌的抗微生物反應的重要細胞信號。Vaishnava說，免疫系統的其他成分，如含免疫球蛋白A的細胞和兩種類型的T細胞與標準小鼠相同，這表明Rdh7僅對調節抗菌反應至關重要。

研究人員並不確切知道Rdh7是如何被抑製的，但已知梭菌屬細菌會產生改變宿主基因表達的短鏈脂肪酸。Vaishnava說，作為他們研究的下一步，研究小組將研究細菌如何調節Rdh7的表達，包括檢測各種短鏈脂肪酸。

此外，該團隊將進行研究，以了解為什麼Rdh7抑製是至關重要的。他們正致力於對小鼠進行基因工程改造，以便始終在腸道細胞中表達Rdh7。Vaishnava希望了解它如何影響小鼠微生物組，以及它是否會導致小鼠的任何炎症或自身免疫疾病狀況。Vaishnava說，他們還將探討由於細菌Rdh7調節導致肝臟中維生素A儲存增加的影響。

幫助人類健康

研究人員表示，了解細菌如何調節免疫系統的反應對於解開克羅恩病等疾病的關鍵非常重要。

Vaishnava說，來自臨床研究的數據顯示腸道炎症是宿主與其腸道微生物組之間相互作用中斷的結果。

「維生素A在炎症中的作用依賴於環境，很難分開，」Vaishnava說。「維生素A狀態和維生素A代謝基因的變化與炎症性腸病一致，但我們不知道這是否會促進炎症。我們希望增加我們的發現 - 細菌可以調節維生素A的代謝方式腸道或儲存 - 可以幫助澄清為什麼該領域正在看到它所看到的東西。「

這些發現還可以提供有關微生物組在解決維生素A缺乏症中的重要性的線索，這一問題在非洲和東南亞尤為普遍。

根據世界衛生組織（WHO）的數據，維生素A缺乏會影響大約三分之一的五歲以下兒童。維生素A缺乏會削弱免疫系統並增加傳染病的風險。根據Vaishnava的說法，過去25年來，世界衛生組織一直在為有風險的兒童提供維生素A補充劑，但它並沒有像希望的那樣成功。她補充說，這項研究表明，細菌是維生素A吸收和儲存的重要組成部分，也許兒童需要在腸道中使用正確的細菌組合才能使維生素A補充劑最有效。

「我們的飲食和腸道中的細菌都與調節我們的免疫細胞的行為有著緊密的聯繫，」Vaishnava說。「找出這些聯繫在分子水準上的作用對於弄清楚我們如何使用飲食或細菌，或兩者兼而有之，對炎症或傳染病具有治療效果非常重要。」